大型数控龙门桥式加工中心的研制 - 航空制造技术.PDF

Development Way of Chinese CNC Machine Tool 国产数控机床发展之路 大型数控龙门桥式加工中心 的研制* 1 1 1 1 2 罗红平 ，刘祥发 ，刘桂贤 ，张永俊 ，邓佑成 （1. 广东工业大学机电工程学院，广州 510006； 2. 江门市高成数控机械有限公司，江门 529000） [摘要]  针对船舶、航空、轨道交通、核电等行业的大型零件加工需求，研制了大型数控龙门桥式加工中心，3 个移动 轴行程为 3m ×5m ×0.8m ，可实现 0.02mm 的镗铣加工精度。通过对加工中心若干技术研究集成，使之具备以下重大 特点：（1 ）研究伺服电机解耦控制方法及双驱动同步技术，保证横梁在两侧桥式立柱导轨上的精确同步纵向移动；（2 ） 通过旋转螺母丝杠结构分别独立驱动双主轴头在横梁上的横向移动，实现双主轴独立加工；（3 ）利用双回转摆动铣 头附件及控制系统集成，实现大型零件的五轴数控加工。所研制的加工中心具有工作台承重大、加工效率高、使用方 便、自动化程度较高等特点，已成功用于生产。 关键词：大型零件；龙门桥式加工中心；双边同步驱动；双主轴头；旋转螺母丝杠 DOI: 10.16080/j.issn1671-833x.2016.06.053 大型零件在船舶、轨道交通、重 中心 3 个移动轴X /Y /Z 的工作行程 型制造装备、大型模具、电力、航空航 分别为 3m×5m×0.8m，定位精度可 天、汽车、能源、矿山、冶金、锅炉、印 达 0.015mm，可以实现最大加工速度 刷包装、现代国防等现代工业部门中 3m/min、加工精度为 0.02mm 的镗铣 具有广泛的应用，如大型船舶螺旋推 加工，且能通过双回转摆动铣头附件 进器、导轨机车零部件、大型航空件 对大型复杂曲面零件进行多轴加工。 透明模具、钛合金和铝合金框架、航 通过关键机械结构总体方案布局设 空发动机转子等 [1-2] ，其市场需求量 计及相关技术的系统集成，形成稳定 逐年增加。信息显示，我国在未来近 的加工工艺和安装调试方案，利用研 20 年内需要生产制造 2400 多架新 制的大型数控龙门桥式加工中心，实 的民用飞机，价值为 1970 亿美元，再 现了一次装夹下对大型零件的高效、 加上各类支线客机和民用运输机，总 较高精度、较低成本的多面体加工。 价值达到 3500~4000 亿美元 [3] 。然 罗红平 而国外对我国在大型零件的加工装 机床主要技术性能指标 博士，讲师。主要从事特种加工、 备和工艺等方面有所封锁，国外设备 研制的大型数控龙门桥式加工 切削磨削加工技术及装备的研究。主 持完成国家自然科学基金青年项目1 售价昂贵，限制了相关行业和产业的 中心总体尺寸及主要技术性能指标 项、广东省自然科学基金博士启动项目 发展。 包括： 1项，获国家发明专利授权3项。 针对船